Výzkum ukázal, že rakovinné buňky nejsou všechny stejné. V rámci zhoubného nádoru nebo mezi cirkulujícími rakovinnými buňkami leukémie se mohou vyskytovat různé typy buněk. Teorie kmenových buněk rakoviny navrhuje, že mezi všemi rakovinnými buňkami jich několik funguje jako kmenové buňky, které se samy reprodukují a udržují rakovinu, podobně jako normální kmenové buňky běžně obnovují a udržují naše orgány a tkáně. Podle tohoto názoru mohou rakovinné buňky, které nejsou kmenovými buňkami, způsobovat problémy, ale nemohou dlouhodobě udržet útok na naše tělo.
Myšlenka, že rakovina je primárně poháněna menší populací kmenových buněk, má důležité důsledky. Například mnoho nových protinádorových terapií je hodnoceno na základě jejich schopnosti zmenšovat nádory, ale pokud tyto terapie nezabíjejí rakovinné kmenové buňky, nádor brzy znovu vyroste (často s nepříjemnou rezistencí vůči dříve použité terapii). Analogií by mohla být technika pletí, která je hodnocena na základě toho, jak nízko dokáže posekat stonky plevele – ale bez ohledu na to, jak nízko jsou týdny posekány, pokud nejsou odstraněny kořeny, plevel prostě vyroste znovu.
Dalším důležitým důsledkem je, že právě nádorové kmenové buňky dávají vzniknout metastázám (kdy rakovina putuje z jedné části těla do druhé) a mohou také fungovat jako rezervoár nádorových buněk, které mohou způsobit relaps poté, co operace, ozařování nebo chemoterapie odstranily všechny pozorovatelné známky rakoviny.
Jedna ze součástí teorie rakovinných kmenových buněk se týká toho, jak rakovina vzniká. Aby se buňka stala rakovinnou, musí projít značným počtem zásadních změn v sekvencích DNA, které buňku regulují. Konvenční teorie rakoviny předpokládá, že jakákoli buňka v těle může projít těmito změnami a stát se rakovinným výtvorem. Vědci z Ludwigova centra však pozorují, že naše normální kmenové buňky jsou jedinými buňkami, které se samy reprodukují, a jsou tedy na světě dostatečně dlouho na to, aby se v nich nahromadily všechny změny nezbytné pro vznik rakoviny. Teorie tedy říká, že rakovinné kmenové buňky vznikají z normálních kmenových buněk nebo z prekurzorů, které normální kmenové buňky produkují.
Dalším důležitým důsledkem teorie nádorových kmenových buněk je tedy to, že nádorové kmenové buňky jsou úzce příbuzné normálním kmenovým buňkám a budou sdílet mnoho chování a vlastností těchto normálních kmenových buněk. Další rakovinné buňky produkované rakovinnými kmenovými buňkami by se měly řídit mnoha pravidly pozorovanými u dceřiných buněk v normálních tkáních. Někteří vědci tvrdí, že rakovinné buňky jsou jako karikatura normálních buněk: vykazují mnoho stejných znaků jako normální tkáně, ale ve zkreslené podobě. Pokud je to pravda, pak můžeme využít to, co víme o normálních kmenových buňkách, k identifikaci a napadení nádorových kmenových buněk a zhoubných buněk, které produkují. Jedním z nedávných úspěchů ilustrujících tento přístup je výzkum terapie anti-CD47.